浅谈笔记本的独显直连和混合输出

写于2022.1.21

放假回来玩了几天2333，鸽的有点久。这篇文章敲出来就去写下一篇。

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当我开始写下这些东西的时候，估摸着有不少人现在已经放寒假了。就往年的经验来看，寒假期间应是今年购买笔记本的第一个热潮，尤其也是购买游戏本产品的第一个热潮。

俗话说：“工欲善其事，必先利其器”，一台足够强劲的游戏电脑应是广大玩家手中不可或缺的利器。而在各大厂商的宣传之下，和各路形形色色的评测视频之中，一台支持“独显直连”技术的笔记本电脑，似乎总是比同价位同配置的，不支持独显直连的笔记本要来的强一级。而“独显直连”技术本身也常称为广大消费者和游戏玩家所追捧的对象。

而近几年来，每每遇到有关独显直连技术的讨论时，总能在其中发现一些“不够和谐”的声音。诸如“独显直连其实没用”啦，“差距十几二十帧，人眼感觉不出来的”啦，之类的。

这篇文章被写出来的目的并不是为了说明这两种说法孰对孰错，或是独显直连和混合输出这两种笔记本的图像输出模式孰优孰劣。只是希望以一种更为浅显的方式来帮助大家了解这两种图像传输方式之间的区别。

（一）  什么是显卡的混合输出

在了解“独显直连”之前，我们先来了解一下更为“传统”的笔记本图像传输模式——混合输出。

在混合输出模式下，由笔记本的独立显卡完成主要的图像渲染工作，再沿着PCIE通道将渲染好的图像型号回传，并交由处理器附带的核芯显卡进行最后的图像型号的输出工作。

我们知道，处理器的核芯显卡并没有独立配有显存，而是同处理器共用内存作为核显的显存。所以，我们的独显回传回来的图像信号要在内存中在停留一小段时间。后面可能要再提一下这个概念，所以这里先将其写出来。

（二）  再来了解一下什么是独显直连

了解过了混合输出模式下的图像输出方式之后，再来了解独显直连，应该会更通俗易懂一些。

独显直连模式下的图像信号是不会回传给核显的，而是像台式电脑那样，独显直接连接显示器，由独显直接给笔记本的屏幕传输视频画面。而这时候的核显则是直接屏蔽掉了，不再参加任何的显示渲染工作，再设备管理器中也同台式机那样（如果有核显的话），核显是不被系统识别出来的。

（三）  独显直连有什么优势

独显直连模式下的独立显卡，其处理产生的图像信号并不用回传给处理器/核显，所以并不需要额外占用显卡和处理器之间通信所用的PCIE通道的带宽。所以直连下的独显和处理器之间拥有更多的带宽用于直接的通信。

测试平台为我本人的神船Z9-CU7PK，即蓝天PB50，测试系统为win10 20H2，通道为PCIE3.0*16.

图中可以很明显的地看到，处于直连状态下的PCIE带宽速度是要优于混合模式下的，不过在3Dmark提供的PCIE带宽测试中，产生的图像回传信号量并不大，仅为1080p13fps的带宽量，所以在这个偏立论向的测试中，两种模式之间的带宽量并没有拉出太大差距。

不过在实际应用中，尤其是一些高帧率或者高分辨率的应用项目中。图像回传所占用的带宽量就显得不可忽视了。SDR模式下，1080p240fps/4k60fps信号的传输所需带宽量为18Gbps，1080p480fps/4k120fps，8k60fps则需要约48Gbps的带宽量，HDR模式下的带宽量需求则会更多。而单条PCIE3.0通道所能提供的带宽量仅为8Gbps。令大多数人拍手称“快”（笑）的PCIE4.0，其单挑通道也只能提供16Gbps的带宽量。

这些视频信号回传的数据会实打实地占用显卡与处理器之间通信所用的带宽量。尤其是在刚刚提到的高帧率，高分辨率的实际应用之中。这些视频图像回传所占用的带宽量会造成处理器和显卡之间的通信带宽瓶颈，也就造成了实际游戏时帧数可能变得不是很高。

这点在独显和处理器之间的通信通道为PCIE3.0*16或者4.0*8甚至更少的笔记本上，所产生的影响尤为明显。

这里我用CSGO创意工坊的帧数测试地图来简单说明这个问题，分辨率为1920*1080，画面设置为个人设置，测试结果仅供参考。

我在前面提到过，混合模式下的图像回传信号要在内存中停留一小段时间。虽然双通道内存和处理器之间的带宽速度远大于PCIE通道提供的带宽，而相较于独显核心和显存之间的带宽速度来说，还是慢了很多。救我个人来看的话，笔记本的内存带宽的不足也可能时造成混合模式下游戏帧数不够高的原因之一。

对于一些显卡和处理器之间通信通道比较慢的，如PCIE3.0*16和PCIE4.0*8的，甚至更低的笔记本来说，采用独显直连笔记本内置显示器的方式，可以避免各种带宽瓶颈的发生，提升显卡利用与，较好地利用独显的性能优势，带来更好的性能释放。

（四）  独显直连并不是万能的

独显直连技术本身只是让显卡在更多的时候能触及自己的上线，而非真实的提升了显卡本身的性能水平。在一些队医显卡通信的带宽量要求不是很大，自身帧数也不是很高的游戏中，独显直连所带来的提升就可以说是微乎其微了。

由于我手上并没有适合的单机游戏作为本文的测试项目（穷啊233），并且我本身并不是非常喜欢玩单机游戏。这里暂且用3dm的Time Spy作为，并将渲染分辨率调至1920*1080模拟目前较为普遍的1080p显示器游戏情况。

从图中我们不难看出，作为模拟3A单机大作的Time Spy，在直连和混合两种模式下，其平均帧数并没有拉开多少差距。虽然这个测试项目更偏向理论了写，但是其也注意反映一定的真实使用场景。

在我的认知中，蓝天PB50绝对是那种属于混合输出效率非常糟糕的那种机子，但其在两种不同模式下拉开的帧数差距，应是可以忽略不计的。在数据面前，不少人都喜欢调侃“一帧吊打，两帧秒杀”，做一些吹毛求疵的事情，不过到了实际体验上来说嘛，就算是拉开了十多帧，觉着卡的人会认为都是一样的卡，觉着顺滑的人也会感觉都是一样顺滑，并没有体感上的太大差别，我想这也是有人会认为“独显直连没用”的一个重要原因。

还有就是一部分偏专业向的应用，如达芬奇，PR等非编软件的剪辑导出，AE的后效预览，OBS的直播推流，视频录制什么的。

这些应用本身占用的PCIE带宽就不高，也不怎么回传甚至不用回传视频信号，自然就无法构成带宽瓶颈来限制显卡的性能发挥。这些应用本身就很是会榨干电脑的性能，来多少就用多少，并不是非常在意显卡本身所拥有的带宽。有的对显卡核心的性能也没有做出太大需求，显卡只是在应用的过程中作为辅助工具而非主力而已，其可能更吃一些别的方面的性能参数，如处理器性能，硬盘，内存的带宽，甚至是网速也有可能。

而独显直连功能对这些应用的作用就显得微乎其微了。

（五）  显卡的混合输出也有其自身的优势

虽然处理器自带的核显，一般来讲，其性能都比较低，与现今时代的独显相比，核显的性能一般是可以忽略不计的。但是，蚊子再小也是肉，同理，核显再弱也是显，可以完成一些负载较低的显示任务，不用事事都由独显操劳。

再日常的开开网页，刷刷视频，聊聊天，写写笔记之类的应用场景下，仅靠核显完全可以胜任这种低负载的工作，从而可以减少独显的功耗，降低笔记本的整机功耗水平，达到延长笔记本续航时间的目的。

这里我们选用播放视频来模拟我们一般上网时的使用常价。这里对播放网络视频和本地视频都进行测试，并用监控软件监测播放到同一时刻的功耗水平。测试平台这里不再赘述。

网页视频选择为笔吧评测室的最新一期视频（写作时），弹幕全开，分辨率4k60fps，浏览器为微软的edge 97版本。

本地视频则是选用电影John Wick，分辨率为1080p24fps，播放器为Potplayer。

均采用视频播放至五分钟整时的功耗水平，采样均提前一分钟播放避免显卡瞬时功耗过高。

图中我们可以看到，混合模式下的独显功耗基本都是比直连模式下的要低个几瓦。

现在的主流游戏本基本都配备了七八十瓦时乃至更大的大电池，这减少的几瓦功耗，在离开电源的状态下可以帮助其多续航十几二十分钟，甚至大半个小时。这多出来的一段续航时间，可能就补齐了一节课所需的时间，使学生不需要经常带着个沉重的电源适配器在校园里走来走去。——尤其是30系显卡推出之后，一系列游戏本基本都配备了三百（多）瓦的大板砖，个个都重达一公斤多，毫无疑问是一个巨大的负担。

还有就是，英特尔的核显在一些应用上的使用过程中有“奇效”，在解码高分辨率高码率HDR视频的时候，英特尔的UHD核显效率是要明显高于主流的Geforce独显和Radeon独显的，使在观看电影的时候不用忍受独显功耗高而导致的时不时起飞的问题。

AMD的核显本质上其实也是Radeon显卡，所以和其独显在特性上差别不大。

另外在PR等非编软件中，Iris XE核显支持AI算法加持的预览加速，使剪辑视频预览时的播放更加顺畅，从而提升视频制作的体验和效率。

（六）  混合输出在将来，或许没有那么糟糕

伴随着科技的发展，我们现在已经迎来了PCIE5.0，DDR5等能显著提升设备和处理器之间通信速度和带宽的技术，或许这些技术在笔记本上的实际应用，能够显著地改善现在一些笔记本上的带宽瓶颈问题所带来的困扰。

从图中可以看到，PCIE5.0的单条通道的带宽量为32Gbps，是PCIE4.0的两倍，3.0的四倍，也就是说，只需要四条的PCIE5.0通道，就可以提供等同于PCIE3.0*16的带宽量，足矣满足现在大部分显卡的带宽需求。而带宽量更大的*8，*16通道则是更不必说。

另一方面，DDR5带来的内存带宽提升，也是不可忽视的。

如图，DDR5内存带来的带宽提升，面对现在的主流DDR4内存来说，可谓是碾压级别的。还在发展中的DDR5内存，哪怕是最“入门”的DDR5-4800内存，对现在的一众较为成熟的DDR4-3200，DDR4-3600等内存，在带宽方面的提升，只可称是惊奇。

DDR5内存的带宽提升，将助力提升核显在渲染高帧率高分辨率的显示内容的时候的表现。虽然DDR5在带宽量上相较于现在的GDDR6，GDDR6X等针对显卡设计的显存来说还有一定差距，单数对于仅仅是起到输出画面作用的低负载工作来说，应是绰绰有余了。

（七）  笔记本独显方面的发展似乎进入了瓶颈

自英伟达的30系显卡以来，笔记本显卡的发展似乎是受到了笔记本平台的功耗不足的限制，笔记本独显的性能表现并不是十分的理想。

图中我们可以看到，2060和3060两款定位相同的显卡，在理论性能上并没有拉开一个称得上是喜人的差距。并且，3060的理论性能得分是在拥有15w的boost提升“作弊”下得来的。而根据英伟达官方的解释来说，这个Dynamic Boost是在CPU负载较低时才会触发，而Time Spy的显卡基准部分，其CPU负载是远低于目前的一众单机游戏的，有助于帮助显卡触发Boost提升来取得一个更漂亮的跑分成绩。

再来看看高端显卡这边。

由于笔记本平台的功耗限制，笔记本上无法承载一块等同于桌面3080或略低于其规格的显卡核心，这里选用规格较为相近的桌面3070作比较。

即使是在15w的boost加持下，移动端的3080显卡还是因为功耗的劣势，不敌规格略低一筹的桌面端3070显卡。

去年的移动端2080super显卡，即使只有165-200w的功耗，也能和桌面的2070甚至是一些丐的2070super打的有来有回。而今年，同移动高端3080一决高下的却换成了桌面“甜品”级别的3060ti。

不出意外的话，接下来几年PC显卡的发展，都极为依赖功耗的堆叠。除非笔记本平台的散热技术有什么革命性的进步，这对功耗极为受限的笔记本平台是不利的。

依我的观点来看的话，接下来几代笔记本显卡在性能提升方面是极为有限的，难以完全利用好近几年来PC科技的其他发展成果，诸如CPU性能，各类设备的通信带宽，更多关于人工智能计算技术的支持，等等。而那时，显卡与处理器，与显示器之间的通讯方式是直连还是混合，估计都不是那么重要了